Чому у нас є сезони

Земля найближче до Сонця на початку січня, саме в середині північної зими. Так что расстояние не может быть тем, что делает лето жарким. Справжня причина - нахил приблизно 23 градуса, і це все змінює.

Времена года приходят от наклона, а не от расстояния.

Дивіться.

Спочатку вгадайте: у якому місяці Земля найближче до Сонця?

На початку січня, в середині північної зими. Так что расстояние не может быть тем, что делает лето.

Багато людей вважають, що літо настає, коли Земля знаходиться ближче до Сонця. Це неправда. Земля найближче до Сонця на початку січня, коли настає зима в Європі, Північній Америці і більшій частині Азії.

Справжня причина в тому, що Земля нахилена. Його вісь обертання нахилена приблизно на 23,4 градуси. Вісь залишається вказівкою в одному напрямку в просторі (в бік Північної зірки) протягом усього року. Так:

• У червні, північна половина Землі нахилена до Сонця. Дні довгі, сонце піднімається високо, а на півночі літо. На півдні зима.
• У грудні, все навпаки.
• У березні і вересні жодна половина не нахилена до Сонця. День і ніч майже всюди рівні. Це рівнодення.

Спробуйте вікно Дослідник сезонів. Перемістіть дату і широту, щоб побачити зміни у двох параметрах: наскільки високо Сонце піднімається вдень і скільки годин світла буде протягом дня.

Розумію

Два ефекту роблять літо теплим:

1. Висота Сонця. Коли Сонце знаходиться високо, його світло потрапляє на землю безпосередньо і кожен квадратний метр отримує більше енергії. Коли він низький, той же промінь поширюється на більшу площу.
2. Тривалість дня. Чим більше годин сонячного світла, тим більше часу на нагрівання і менше часу на охолодження протягом ночі.

Позиція Сонця на північ або південь від екватора називається його схиленням. Вона коливається між +23,44° (червеньське сонцестояння) і −23,44° (груденьське сонцестояння) і перетинає 0° на рівноденнях.

У південний час висота Сонця над горизонтом:

південна висота = 90° − |широта − схилення|

Для Лондона (51,5° півн.ш.) в червні: 90 − |51,5 − 23,44| = 61,9°. У грудні: 90 − |51.5 + 23.44| = 15.1°. Це величезна різниця в тому, наскільки сильно сонячне світло нагріває землю.

Біля полюсів відбувається щось дивне. На північ від Північного полярного кола (66,56° пн.ш.) є принаймні один день на рік, коли Сонце ніколи не заходить і один, коли воно ніколи не сходить.

Майстер

Довжина денного світла визначається за годинним кутом H₀ заходу сонця, де центр Сонця зустрічається з плоским горизонтом:

cos H₀ = −tan φ · tan δ,   денне світло = 2H₀ / 15 годин

з широтою φ і схилення δ, H₀ у градусах. Якщо −tan φ · tan δ ≤ −1 Сонце ніколи не заходить; якщо ≥ 1, то воно ніколи не сходить. На екваторі (φ = 0) формула дає 12 годин на кожен день року.

Це геометричний день. Справжнє денне світло триває на кілька хвилин довше, тому що атмосфера викривляє світло над горизонтом (заломлення, близько 0,57 °), а також тому, що схід сонця визначається верхнім краєм Сонця, а не його центром (близько 0,27 °). Офіційні таблиці сходу сонця використовують −0.833° замість 0°.

Саме схилення походить від екліптичної довготи Сонця λ і нахилу Землі ε: sin δ = sin ε · sin λ. Цей інструмент використовує американський Наближена формула для λ, з точністю до 0.01° цього століття.

Ефект відстані реальний, але невеликий. Між перигелієм (147,1 млн км) і афелієм (152,1 млн км) сонячне світло, що досягає Землі змінюється на (152,1/147,1)² ≈ 1,069, близько 7%. Нахил змінює південне сонячне світло на квадратний метр в Лондоні на коефіцієнт sin 61,9 ° / sin 15,1 ° ≈ 3,4, а довжину дня більш ніж у два рази.